TW201834135A - 用於固定變形晶圓之具可收縮密封裝置之晶圓卡盤設備 - Google Patents

Abstract

一種晶圓卡盤設備，包含一卡盤，卡盤具有一本體以及形成於本體中之一真空管線系統。晶圓卡盤設備具有多個密封裝置，各自可操作地設置於各個形成於本體中且位於卡盤之上表面的卡盤中。各個密封裝置可伸縮於一延伸操作位置與一收縮操作位置之間。各個密封裝置之上端被設置以與一晶圓之背面之一相對部分形成一真空密封。相較於典型的密封手段，所述密封裝置延伸至卡盤之上表面上方較高的地方，並且導引晶圓下降至卡盤之上表面上可以和真空部件相接合之處，因而固定晶圓於卡盤之上表面。所述密封裝置對於固定變形晶圓特別能凸顯其功效。

Description

用於固定變形晶圓之具可收縮密封裝置之晶圓卡盤設備

本發明係關於半導體製造領域中用來承載晶圓之卡盤，特別是關於一種用來固定變形晶圓之具有可收縮密封裝置之晶圓卡盤設備。

半導體裝置的製造，例如積體電路（IC）晶片，會使用半導體晶圓。半導體晶圓的用途是作為一基板，多個三維IC結構透過一系列的製程步驟而形成於其上。一旦IC晶片形成之後，便需要被封裝，亦即包覆於一承載結構中，藉此形成最終的IC裝置。近期，半導體晶圓以及其他形式的大型支撐晶圓已發現逐漸在封裝步驟中廣為使用。例如，扇出型晶圓級封裝（fan-out wafer-level packaging）、覆晶封裝、以及裝置封裝（例如，如雷射此等高功率裝置的感測器），使用透過將一薄裝置晶圓面對面接合於一載體晶圓所形成之裝置晶圓。

無論是製造IC晶片或者是封裝IC晶片，在執行微影曝光時，晶圓必須被固定的十分平坦。這需要利用真空將晶圓固定於一個十分平坦的表面。至今，真空卡盤曾被研發來在微影曝光的過程中承載晶圓。

隨著半導體IC製造和封裝技術的進步，晶圓變得更大且傾向具有較大的翹曲變形。不幸地，當一片具有相當大翹曲變形的晶圓被放置在一標準真空卡盤上時，可能會有太多的漏氣導致無法產生必須的壓力差來將變形晶圓吸在卡盤的表面上。

本發明之其中一概念係用於固定具有背面之晶圓的晶圓卡盤設備。晶圓卡盤設備包含：卡盤，具有本體以及上表面，卡盤包含形成於本體中且位於上表面之至少一凹部，且包含朝本體之上表面開放之複數真空部件；真空管線系統，形成於卡盤之本體中，氣動連接於真空部件、至少一凹部、以及真空幫浦；至少一密封裝置，可操作地設置於至少一凹部中且與真空管線系統氣動連接，其中，所述至少一密封裝置具有一上端且可伸縮於一延伸操作位置與一收縮操作位置之間，且其中，密封件定義上端且設置以與晶圓之背面之一部分形成真空密封；其中，於延伸操作位置時，上端延伸至卡盤之本體之上表面上方一高度H處，其中高度H滿足2 mm ≤ H ≤ 6 mm，當晶圓之背面設置於上端且與至少一密封裝置與複數真空部件形成真空密封時，所述至少一密封裝置自延伸操作位置收縮至H = 0之收縮操作位置。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該密封件具有彈性且收縮至一收縮狀態以定義該收縮操作位置。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該密封件包含一管狀皺褶。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該管狀皺褶具有一內部與一底端，該凹部包含一柱體，該柱體具有一上表面與一真空通道，該真空通道於該至少一密封裝置之該上端開放且氣動連接於該真空管線系統，且其中該柱體自該管狀皺褶之底端延伸入該管狀皺褶之內部，且該柱體之上表面係與該卡盤之上表面共平面。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，更包含：一支撐件，支撐該密封件；及一彈性件，支撐該支撐件，其中該彈性件具有一延伸狀態與一收縮狀態，該延伸狀態定義該延伸操作位置，該收縮狀態定義該收縮操作位置。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該凹部包含一柱體，該柱體具有一上表面與一真空通道，該真空通道於該至少一密封裝置之該上端開放且氣動連接於該真空管線系統，且其中該支撐件包含一中心孔，該柱體延伸入該支撐間之中心孔，且該柱體之上表面係與該卡盤之上表面共平面。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該支撐件具有一甜甜圈形狀。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該密封件包含一墊圈。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該密封件包含一O形環。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該至少一密封裝置係為三個或三個以上之密封裝置。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該至少一密封裝置係為至少三個且不大於十二個之密封裝置。

本發明之其中一概念係用於固定具有背面之晶圓之晶圓卡盤設備。晶圓卡盤設備包含：一卡盤，具有一本體以及一上表面，該卡盤包含形成於該本體中且位於該上表面之至少三個凹部，且包含朝該本體之該上表面開放之複數真空孔；一真空管線系統，形成於該卡盤之本體中，氣動連接於該複數真空孔、各該凹部、以及一真空幫浦；至少三個可收縮密封裝置，個別可操作地設置於該至少三個凹部中且與該真空管線系統氣動連接，其中，各該可收縮密封裝置具有一延伸操作位置與一收縮操作位置，且各該可收縮密封裝置包含：i) 一上端，於該延伸操作位置時，該上端位於該卡盤之該本體之該上表面上方一高度H處一高度H，其中該高度H滿足2 mm ≤ H ≤ 6 mm；ii) 一密封件，定義該上端，且當該晶圓被帶至與該密封件接觸時，該密封件與該晶圓之該背面之一部分形成一局部真空密封；iii) 一支撐件，具有相對之一上表面與一底面，其中該上表面支撐該密封件，且一真空通道通過該支撐件並與該真空管線系統氣動連接；iv) 一彈性件，與該支撐件之底面相接觸且與該凹部之一底壁相接觸，該彈性件於該延伸操作位置時係處於一延伸狀態，該彈性件於該收縮操作位置時係處於一收縮狀態；及其中各該可收縮密封裝置係設置以自該延伸操作狀態移動至該收縮操作狀態，當該晶圓被設置於且被支撐於該至少三個可收縮密封裝置上時，H=0。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該密封件包含墊圈、O形環、與管狀皺褶之其中一者。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該彈性件包含至少一彈簧。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該密封件具有一中央孔洞，該凹部包含具有一上表面之一柱體，該真空通道穿過該柱體且於該上端開放並氣動連接於該真空管線系統，且該柱體延伸入該密封件之該中央孔洞。

本發明之另一概念為上述晶圓卡盤設備中，該柱體之該上表面係與該卡盤之該上表面共平面。

本發明之另一概念為一種夾持一晶圓至一卡盤之一上表面之方法，該晶圓具有一背面與一第一翹曲量，該方法包含：a) 以複數可收縮密封裝置氣動連接該晶圓之該背面之各個部分，該複數可收縮密封裝置位於形成於該卡盤之該上表面之各個凹部內，且起初係延伸至該卡盤之該上表面上方之初始的高度H處，此時該高度H滿足2 mm ≤ H ≤ 6 mm，以使該晶圓具有小於該第一翹曲量之一第二翹曲量；b) 收縮該複數可收縮密封裝置至各該凹部內，以將該晶圓帶至該卡盤之該上表面而使該高度H=0；及c) 氣動連接該晶圓之該背面於該卡盤之該上表面，以使該晶圓具有小於該第二翹曲量之一第三翹曲量。

本發明之另一概念為上述方法中，各該可收縮密封裝置包含一管狀皺褶，該管狀皺褶具有一開放上側，於步驟a)中，各該開放上側與該晶圓之該背面之相對應的各該部分形成一真空密封，且於步驟b)中，收縮係包含壓縮該管狀皺褶。

本發明之另一概念為上述方法中，該複數可收縮密封裝置係為至少三個且不大於十二個之該可收縮密封裝置。

本發明之另一概念為上述方法中，各該可收縮密封裝置包含被一彈簧所支撐之一密封件，且於步驟b)中，收縮係包含壓縮該彈簧。

本發明之另一概念為上述方法中，一支撐件位於該密封件與該彈簧之間。

本發明之另一概念為上述方法中，該晶圓具有一重量，且於步驟b)中，收縮係由該晶圓之該重量所致。

附加的特徵和優點在以下的實施方式中進行描述，並且對於本領域的技術人員來說從說明書中部分將是顯而易見的，或者透過將在說明書、申請專利範圍以及圖式中所描述的實施例實現。應能理解的是，以上的總體描述以及以下的實施方式僅僅是例示性的，並且旨在提供一種用來理解申請專利範圍本質的概述或框架。

現請參考本發明之各個不同的實施例，其也在附圖中予以繪示說明。無論何時，在所有圖式中相同或相似元件符號及標記係用以意指相同或相似部件。圖式並非以原比例繪示，且所屬技術領域中具有通常知識者將能理解圖式已經被簡化以繪示本發明之重要概念。

以下所提出的申請專利範圍係構成實施方式的一部份。

部分圖式中所繪示的卡氏座標僅作為參考與方便說明之用，並非意圖限制方向或方位。

「夾持」一詞於此是指放置以及固定一晶圓於一卡盤之上表面的動作。

晶圓卡盤設備

圖1A為本發明之一例示晶圓卡盤設備20之俯視圖。圖1B為圖1A之晶圓卡盤設備20的側視圖，同時也繪示出具有上面12與背面14的晶圓10。晶圓卡盤設備20包含卡盤50，卡盤50具有卡盤本體51、上表面52、下表面54以及周緣56。卡盤50也具有一中心軸AC，其在Z軸方向上穿過卡盤50的中心。卡盤50支撐位於卡盤本體51內且相鄰於上表面50的至少一可收縮密封裝置（「密封裝置」）100。各密封裝置100可以延伸至卡盤50之上表面52上方一高度H處。在一實施例中，當密封裝置100位在其延伸位置時，H係在2 mm至6 mm之範圍間。在一實施例中，卡盤50包含至少三個密封裝置100。在另一實施例中，卡盤50包含至少三個但不大於十二個密封裝置100。

卡盤50也包含複數真空部件60（參照圖1A之放大插圖），其開放於上表面52且被真空管線系統66連接至真空幫浦70。在一實施例中，真空部件60包含傳遞真空至卡盤50之上表面52的孔洞、凹槽、環或者類似結構。卡盤50包含形成於上表面52之真空環64，且真空環64位在靠近周緣56的地方。真空環64係用以在上表面52與晶圓10之背面14之間形成密封，因此當晶圓10被下拉時，它會維持在低壓而使晶圓平坦。真空環64也透過真空管線系統66連接至真空幫浦70。各密封裝置100透過真空管線系統氣動連接至真空幫浦70。

在一實施例中，晶圓卡盤設備20也包含用來支撐和搬運（移動）晶圓10的裝置，例如穿過卡盤本體51之孔洞58且可移動地支撐晶圓10的頂針LP。在另一實施例中，一晶圓搬運裝置WH是用來搬運和移動晶圓10。在其它圖式中，為了方便繪製，用來支撐和搬運晶圓10的裝置係被省略。

晶圓10具有關聯於其在自由狀態下之一第一翹曲量，亦即除了放置在晶圓載台或者是搬運裝置以外，沒有固定在一表面或者是固接在任何裝置上。因此，在晶圓10被提供至晶圓卡盤設備20但在被接合前的一初始階段，晶圓10處在它最翹曲的狀態。翹曲量可透過各種習知技術予以特徵化。其中一種技術包括量測晶圓形貌相對於一平坦參考平面的峰對谷變化。在一實施例中，晶圓形貌可以相對於其中一晶圓表面或者是相對於一位於上面12和背面14之間的中間面來測量。

密封裝置100藉由自卡盤50的上表面52向上延伸至高度H，並且在其受到真空部件60的影響前氣動地接合晶圓10的背面14的個別部分，而有助於夾持翹曲的晶圓10。此定義出晶圓10被晶圓卡盤設備20之卡盤50所接合的一中間夾持階段。此時，晶圓10具有小於第一翹曲量的第二翹曲量。 此種翹曲的減少是藉由密封裝置100在不同位置將晶圓10下拉所致。在一實施例中，密封裝置100的位置被選擇為合理地分布在卡盤50的上表面52上，如圖1A的例示配置所示。

然後，當晶圓10被向下帶至卡盤50的上表面52時，已經有所減輕的第二翹曲量有助於藉由真空部件60將晶圓10最終夾持於卡盤50的上表面52。在最終夾持階段，晶圓10具有小於第二翹曲量之一第三翹曲量。

相較未使用本說明書所述之使用密封裝置100的中間夾持階段的作法，而直接將翹曲晶圓提供卡盤50之上表面，此種夾持方法為翹曲晶圓10提供一種更安全的夾持方法。

概括實施例

圖2A與圖2B分別為密封裝置100處於兩不同狀態下的概括實施例的示意圖，亦即延伸操作狀態（圖2A）與收縮操作狀態（圖2B）。密封裝置100具有一上端102與一下端104。密封裝置100在延伸狀態時具有一高度h1，其量測自上端102至下端104。密封裝置100在收縮狀態時也具有一高度h2，同樣也是量測自上端102至下端104，且h1 ＞ h2。密封裝置100藉由上述真空管線系統66氣動地耦合於真空幫浦（圖1B）。

密封裝置100包含至少一密封件110，密封件110具有上端112，密封件110之上端112定義了密封裝置100的上端102。因此，當晶圓10與密封裝置100被帶至相互接觸時，密封件110的上端112能夠與晶圓10的背面14形成真空，如圖2B所示。在一實施例中，密封裝置100藉由能夠延伸與收縮之密封件110的特性而能夠收縮。

在一實施例中，密封裝置100也可選擇性地包含一支撐件130，其支撐密封件110而共同定義一密封組件120。在一實施例中，密封組件120機械連接於一彈性件140，彈性件140延伸與收縮而使密封裝置100可收縮或者更可以收縮。在一實施例中，密封件110與彈性件140均可以延伸與收縮。

圖3A與圖3B分別為卡盤50的一部分的放大與x-z剖面圖，其繪示出在兩個不同操作狀態下的密封裝置100的概括實施例，亦即延伸操作狀態（圖3A）以及收縮操作狀態（圖3B）。密封裝置100設置於凹部80內，凹部80形成於卡盤本體51內且位在卡盤50之上表面52。凹部80具有側壁84以及底壁86。凹部80可具有以下不同配置。因此，密封裝置100在凹部80內可以如圖3A與圖3B所示般可收縮，以下會有更詳細的描述。

第一實施例

圖4A至圖4C為卡盤50的放大x-z剖面圖，其呈現出在兩個不同操作狀態下之密封裝置100的第一實施例的細節。

圖4A至圖4C的密封裝置100繪示出一例示的支撐件130。支撐件130具有一上表面132、一下表面134與一周緣136。支撐件130的尺寸可以緊密地匹配於凹部80內，且在一實施例中，支撐件130具有與凹部80相同的概呈圓柱體狀。在一實施例中，支撐件130是一體成形的。在一實施例中，凹部80之側壁84與支撐件130之周緣136之間可以有一小間隙G（為了清楚表示，間隙G的尺寸在圖中被誇大了）。真空通道96延伸於上表面132與下表面134之間。上表面132支撐密封件110。在一實施例中，密封件110可以是墊圈的形式，例如橡膠墊圈或者O型環。

支撐件130在下表面134處被彈性件140所支撐，彈性件140的形式可以是彈簧或者是一種可在受壓縮力時能被壓縮並且在壓縮力去除時能夠膨脹的材料。在一實施例中，彈性件140實質上在下表面134處並不阻礙真空通道96。支撐件130可藉由彈性件140的膨脹和收縮而在凹部80內沿z軸方向移動。

請參照圖4A，支撐件130在預期接收晶圓10的情況下會延伸至卡盤50之上表面52上方高度H處。因為晶圓10尚未接觸密封裝置100，彈性件140是在凹部80中處於其延伸位置（亦即處於延伸的狀態）。同時，真空幫浦70被操作以透過上述氣動連接於凹部80的真空管線系統66抽真空。因此，透過經由凹部80氣動連接於真空管線系統66之真空通道96，而可以在支撐件130之上表面132有一真空。透過真空通道96所形成的真空吸力較佳地是遠大於位在間隙G處的真空吸力。這可以透過使真空通道96的截面積實質地大於間隙G的截面積來達成。在圖4A中，密封裝置100係在其最大高度H處且位在延伸位置。

請參照圖4B，晶圓10被降低至卡盤50之複數密封裝置100上，例如透過使用上述晶圓支撐及搬運裝置。在一實施例中，至少三個密封裝置100係被採用。在圖1A所示的實施例中，有八個密封裝置100被採用。各密封裝置100在密封件110上接收晶圓10之背面14之一相對應部份。晶圓10之背面14隨後透過由真空通道96所提供之真空而與各密封件110密封，藉此於各密封件110形成一局部低壓密封區111，其由晶圓10之背面14、密封件110以及支撐件130之上表面132所定義。於此過程中，晶圓10仍可實質上由晶圓支撐與搬運裝置來支撐。

請參照圖4C，一旦晶圓10固定於密封裝置100，晶圓10隨後被降低至卡盤50之上表面52，例如透過允許晶圓10更多的重量施加於密封裝置100上。這可以透過使用晶圓搬運裝置來控制晶圓10的下降而輕易地實現。在這期間，彈性件140被壓縮且透過凹部80內之局部低壓而被設置在一壓縮狀態，因此支撐件130向下移動入凹部80中。密封裝置100至此便與晶圓10之背面14接合，導引晶圓10下降至卡盤50之上表面52。真空部件60更與晶圓10之背面14之各部分接合以固定晶圓10於卡盤50之上表面52。於圖4C中，密封裝置100係在其收縮位置，其中H=0。

因此，在第一階段，密封裝置100接合晶圓10之背面14的各部分，此時晶圓10仍位在真空特徵60的真空範圍外，且密封裝置100仍在其延伸操作位置。在第二階段，密封裝置100被用以控制晶圓10下降至卡盤50之上表面52，因而在第三階段時，真空管線系統66之完整真空才可以藉由真空部件60而被用來夾持晶圓10。密封裝置100係相對高，亦即它可以觸及卡盤50之上表面52之上方H處，而比傳統密封環還要高。在第三階段，密封裝置100係處於其收縮操作位置。

第二實施例

圖5A至圖5C為卡盤50的放大x-z剖面圖，其呈現出本發明之密封裝置100之第二實施例於兩個不同操作位置時的細節。圖5A至圖5C之密封裝置100係類似於圖4A至圖4C所示的密封裝置，但包含一中心柱體90位於凹部80中，其最佳地可在圖6的俯視圖中觀察到。真空通道96沿著Z軸方向穿過中心柱體90且連接於卡盤本體51中的真空管線系統66。中心柱體90具有一上表面92，其在一實施例中係位在卡盤50之上表面52的平面上。

圖7A與7B分別為一例示具有甜甜圈形狀的支撐件130的俯視圖與上方視圖，支撐件130具有一中心孔138，其大小可容納中心柱體90，因此支撐件130可以被設置於凹部80中，同時中心柱體90又延伸入中心孔138中。彈性件140也可以具有一甜甜圈形狀或者是包含複數個獨立的彈性元件。

請再參照圖5A，支撐件130在預期接收晶圓10的情況下會延伸至卡盤50之上表面52上方高度H處。因為晶圓10尚未接觸密封裝置100，彈性件140是在凹部80中處於其延伸位置（亦即處於延伸的狀態）。同時，真空幫浦70被操作以透過上述氣動連接於中心柱體90之真空通道96的真空管線系統66抽真空。因此，透過真空通道96可以在支撐件130之上表面132有一真空。於圖5A中，密封裝置100係在其最大高度H處且位在延伸位置。

請參照圖5B，晶圓10被降低至卡盤50之複數密封裝置100上，例如透過使用上述晶圓支撐及搬運裝置。在一實施例中，至少三個密封裝置100係被採用。各密封裝置100在密封件110上接收晶圓10之背面14之一相對應部份。晶圓10之背面14隨後透過由真空通道96所提供之真空而與各密封件110密封，藉此於各密封件110形成局部低壓密封區111。於此實施例中，局部低壓密封區111由晶圓10之背面14、密封件110以及支撐件130之上表面132所定義。於此過程中，晶圓10仍可實質上由晶圓支撐與搬運裝置來支撐。

請參照圖5C，一旦晶圓10固定於密封裝置100，晶圓10隨後被降低至卡盤50之上表面52，例如透過允許晶圓10更多的重量施加於密封裝置100上。這可以透過使用晶圓搬運裝置來控制晶圓10的下降而輕易地實現。在這期間，彈性件140被壓縮，因此支撐件130向下移動入凹部80中。密封裝置100至此便與晶圓10之背面14的各部分接合，幫助導引晶圓10下降至卡盤50之上表面52。真空部件60（圖1A）更與晶圓10之背面14之各部分接合以固定晶圓10於卡盤50之上表面52。需注意的是，中心柱體90之上表面92也支撐晶圓10之背面14。於圖5C中，密封裝置100係在其收縮位置，其中H=0。

因此，如同第一實施例，在第一階段時，密封裝置100接合晶圓10之背面14，此時晶圓10仍位在真空特徵60所提供的真空範圍外，且密封裝置100仍在其延伸操作位置。在第二階段，密封裝置100被用以控制晶圓10下降至卡盤50之上表面52。在第三階段，真空管線系統66之完整真空藉由真空部件60而被用來夾持晶圓10。被密封裝置100所定義的局部低壓密封區111位於卡盤50之上表面52之上方比傳統密封環還要更高的地方。在第三階段，密封裝置100係處於其收縮操作位置。

第三實施例

圖8A至圖8C為卡盤50的放大x-z剖面圖，其呈現出本發明之密封裝置100之第三實施例於兩個不同操作位置時的細節。圖8A至圖8C之密封裝置100係類似於圖5A至圖5C所示的密封裝置，但其中密封件110也作為彈性件140之用。此外，不需要使用支撐件130。

在一實施例中，密封件110係為管狀皺褶的形式，分別如圖9A與圖9B的側上方視圖與x-z剖面圖所示。密封件110於上端112與底端114開放。密封件110具有內部116，其尺寸可容納中心柱體90。當承受晶圓10的重量以及密封件110之內部低壓時，管狀皺褶會壓縮。在一實施例中，管狀皺褶的的韌性（stiffness）是經過特別選擇，以使其壓縮能夠被控制，亦即不會單單在晶圓10的重量下就崩塌。

請參照圖8A，密封件110位於凹部80中，同時中心柱體90自開放的底端114延伸入內部116。在預期接收晶圓10的情況下，開放的上端112位在卡盤50之上表面的平面的上方高度H處。在一實施例中，開放的底端114係與底壁86密封。

因為晶圓10尚未接觸密封裝置100，密封件110係於凹部80中處於延伸位置（亦即處於延伸的狀態）。同時，真空幫浦70被操作以透過上述氣動連接於中心柱體90之真空通道96的真空管線系統66抽真空。因此，透過真空通道96可以在密封件110之開放的上端112有一真空。

請參照圖8B，晶圓10被降低至卡盤50之複數密封裝置100上，例如透過使用上述晶圓支撐及搬運裝置。在一實施例中，至少三個密封裝置100係被採用。各密封裝置100在密封件110上接收晶圓10之背面14之一相對應部份。晶圓10之背面14隨後透過由真空通道96所提供之真空而與各密封件110於開方的上端112密封，藉此形成局部低壓密封區111。於此實施例中，局部低壓密封區111由晶圓10之背面14、密封件110以及中心柱體90之上表面92所定義。於此過程中，晶圓10仍可實質上由晶圓支撐與搬運裝置來支撐。

請參照圖8C，一旦晶圓10固定於密封裝置100，晶圓10隨後被降低至卡盤50之上表面52，例如透過允許晶圓10更多的重量施加於密封裝置100上。這可以透過使用晶圓搬運裝置來控制晶圓10的下降而輕易地實現。在這期間，密封件110壓縮（亦即移動至收縮狀態），因此上端112沿著Z軸方向，亦即向下朝凹部80移動。密封裝置100至此便與晶圓10之背面14的各部分接合，導引晶圓10下降至卡盤50之上表面52。真空部件60（圖1A）更與晶圓10之背面14之各部分接合以固定晶圓10於卡盤50之上表面52。需注意的是，當密封裝置100係在H=0之收縮位置時，中心柱體90之上表面92也支撐晶圓10之背面14。

因此，如同第一實施例與第二實施例，在第一階段時，密封裝置接合晶圓10之背面14之各部分，此時晶圓10仍位在真空特徵60所提供的真空範圍外，且密封裝置100仍在其延伸操作位置。在第二階段，密封裝置100被用以控制晶圓10下降至卡盤50之上表面52，使得真空管線系統66之完整真空能藉由真空部件60而被用來夾持晶圓10。被密封裝置100所定義的局部低壓密封區111位於卡盤50之上表面52之上方比傳統密封環還要更高的地方。在第三階段，密封裝置100係處於其收縮操作位置，其中H=0。在第三實施例中，密封裝置100不需要其他實施例所使用的支撐件130與彈性件140。

雖然本發明已以實施例揭露如上然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之專利申請範圍所界定者為準。

10‧‧‧晶圓

12‧‧‧上面

14‧‧‧背面

100‧‧‧密封裝置

102‧‧‧上端

104‧‧‧下端

110‧‧‧密封件

111‧‧‧局部低壓密封區

112‧‧‧上端

114‧‧‧下端

116‧‧‧內部

120‧‧‧密封組件

130‧‧‧支撐件

132‧‧‧上表面

134‧‧‧下表面

136‧‧‧周緣

138‧‧‧中心孔

140‧‧‧彈性件

20‧‧‧晶圓卡盤設備

50‧‧‧卡盤

51‧‧‧卡盤本體

52‧‧‧上表面

54‧‧‧下表面

56‧‧‧周緣

58‧‧‧孔洞

60‧‧‧真空部件

64‧‧‧真空環

66‧‧‧真空管線系統

70‧‧‧真空幫浦

80‧‧‧凹部

84‧‧‧側壁

86‧‧‧底壁

90‧‧‧中心柱體

92‧‧‧上表面

96‧‧‧真空通道

AC‧‧‧中心軸

G‧‧‧間隙

H‧‧‧高度

h1‧‧‧高度

h2‧‧‧高度

LP‧‧‧頂針

WH‧‧‧晶圓搬運裝置

[圖1A] 為本發明之一例示晶圓卡盤設備之俯視圖； [圖1B] 為圖1A之晶圓卡盤設備的側視圖，同時也繪示出正在被晶圓卡盤設備所夾持的晶圓； [圖2A與圖2B] 分別為可收縮密封裝置處於延伸（非收縮）操作狀態（圖2A）與收縮操作狀態（圖2B）之概括實施例的示意圖； [圖3A與圖3B] 分別為圖2A和圖2B之可收縮密封裝置之概括實施例的卡盤的一部分的放大剖面圖，此兩個視圖繪示出可收縮密封裝置的兩個操作狀態； [圖4A至圖4C] 為卡盤的一部份的放大剖面圖，其呈現出本發明之可收縮密封裝置之第一實施例的細節，此三個視圖繪示出可收縮密封裝置的兩個操作狀態； [圖5A至圖5C] 為卡盤的一部份的放大剖面圖，其呈現出本發明之可收縮密封裝置之第二實施例的細節，此三個視圖繪示出可收縮密封裝置的兩個操作狀態； [圖6] 為形成於卡盤內之一例示凹部的俯視圖，凹部包含一中心柱體，中心柱體內形成有一真空通道； [圖7A與圖7B] 分別為一例示支撐件的俯視圖與上方視圖，支撐件具有甜甜圈形狀，中心孔的尺寸被控制以容納圖6所示之凹部的中心柱體； [圖8A至圖8C] 為卡盤的一部份的放大剖面圖，其呈現出本發明之可收縮密封裝置之第三實施例的細節，此三個視圖繪示出可收縮密封裝置的兩個操作狀態； [圖9A與圖9B] 分別為具管狀皺褶形式之一例示密封件的側上方視圖與X-Z剖面圖。

Claims (22)

1. 一種晶圓卡盤設備，用於固定具有一背面之一晶圓，該晶圓卡盤設備包含： 一卡盤，具有一本體以及一上表面，該卡盤包含形成於該本體中且位於該上表面之至少一凹部，且包含朝該本體之該上表面開放之複數真空部件； 一真空管線系統，形成於該卡盤之本體中，氣動連接於該複數真空部件、該至少一凹部、以及一真空幫浦； 至少一密封裝置，可操作地設置於該至少一凹部中且與該真空管線系統氣動連接，其中，該至少一密封裝置具有一上端且可伸縮於一延伸操作位置與一收縮操作位置之間，且其中，一密封件定義該上端且設置以與該晶圓之該背面之一部分形成一真空密封；及 其中，於該延伸操作位置時，該上端延伸至該卡盤之該本體之該上表面上方一高度H處，其中該高度H滿足2 mm ≤ H ≤ 6 mm，當該晶圓之該背面設置於該上端且與該至少一密封裝置與該複數真空部件形成該真空密封時，該至少一密封裝置自該延伸操作位置收縮至H = 0之該收縮操作位置。
2. 如請求項1所述之晶圓卡盤設備，其中，該密封件具有彈性且收縮至一收縮狀態以定義該收縮操作位置。
3. 如請求項1所述之晶圓卡盤設備，其中，該密封件包含一管狀皺褶。
4. 如請求項3所述之晶圓卡盤設備，其中，該管狀皺褶具有一內部與一底端，該凹部包含一柱體，該柱體具有一上表面與一真空通道，該真空通道於該至少一密封裝置之該上端開放且氣動連接於該真空管線系統，且其中該柱體自該管狀皺褶之底端延伸入該管狀皺褶之內部，且該柱體之上表面係與該卡盤之上表面共平面。
5. 如請求項1至3任一項所述之晶圓卡盤設備，更包含： 一支撐件，支撐該密封件；及 一彈性件，支撐該支撐件，其中該彈性件具有一延伸狀態與一收縮狀態，該延伸狀態定義該延伸操作位置，該收縮狀態定義該收縮操作位置。
6. 如請求項5所述之晶圓卡盤設備，其中，該凹部包含一柱體，該柱體具有一上表面與一真空通道，該真空通道於該至少一密封裝置之該上端開放且氣動連接於該真空管線系統，且其中該支撐件包含一中心孔，該柱體延伸入該支撐間之中心孔，且該柱體之上表面係與該卡盤之上表面共平面。
7. 如請求項6所述之晶圓卡盤設備，其中，該支撐件具有一甜甜圈形狀。
8. 如請求項1至7任一項所述之晶圓卡盤設備，其中，該密封件包含一墊圈。
9. 如請求項1至7任一項所述之晶圓卡盤設備，其中，該密封件包含一O形環。
10. 如請求項1至9任一項所述之晶圓卡盤設備，其中，該至少一密封裝置係為三個或三個以上之密封裝置。
11. 如請求項1至10任一項所述之晶圓卡盤設備，其中，該至少一密封裝置係為至少三個且不大於十二個之密封裝置。
12. 一種晶圓卡盤設備，用於固定具有一背面之一晶圓，該晶圓卡盤設備包含： 一卡盤，具有一本體以及一上表面，該卡盤包含形成於該本體中且位於該上表面之至少三個凹部，且包含朝該本體之該上表面開放之複數真空孔； 一真空管線系統，形成於該卡盤之本體中，氣動連接於該複數真空孔、各該凹部、以及一真空幫浦； 至少三個可收縮密封裝置，個別可操作地設置於該至少三個凹部中且與該真空管線系統氣動連接，其中，各該可收縮密封裝置具有一延伸操作位置與一收縮操作位置，且各該可收縮密封裝置包含： i) 一上端，於該延伸操作位置時，該上端位於該卡盤之該本體之該上表面上方一高度H處一高度H，其中該高度H滿足2 mm ≤ H ≤ 6 mm； ii) 一密封件，定義該上端，且當該晶圓被帶至與該密封件接觸時，該密封件與該晶圓之該背面之一部分形成一局部真空密封； iii) 一支撐件，具有相對之一上表面與一底面，其中該上表面支撐該密封件，且一真空通道通過該支撐件並與該真空管線系統氣動連接； iv) 一彈性件，與該支撐件之底面相接觸且與該凹部之一底壁相接觸，該彈性件於該延伸操作位置時係處於一延伸狀態，該彈性件於該收縮操作位置時係處於一收縮狀態；及 其中各該可收縮密封裝置係設置以自該延伸操作狀態移動至該收縮操作狀態，當該晶圓被設置於且被支撐於該至少三個可收縮密封裝置上時，H=0。
13. 如請求項12所述之晶圓卡盤設備，其中，該密封件包含墊圈、O形環、與管狀皺褶之其中一者。
14. 如請求項12或13所述之晶圓卡盤設備，其中，該彈性件包含至少一彈簧。
15. 如請求項12至14任一項所述之晶圓卡盤設備，其中，該密封件具有一中央孔洞，該凹部包含具有一上表面之一柱體，該真空通道穿過該柱體且於該上端開放並氣動連接於該真空管線系統，且該柱體延伸入該密封件之該中央孔洞。
16. 如請求項15所述之晶圓卡盤設備，其中，該柱體之該上表面係與該卡盤之該上表面共平面。
17. 一種夾持一晶圓至一卡盤之一上表面之方法，該晶圓具有一背面與一第一翹曲量，該方法包含： a) 以複數可收縮密封裝置氣動連接該晶圓之該背面之各個部分，該複數可收縮密封裝置位於形成於該卡盤之該上表面之各個凹部內，且起初係延伸至該卡盤之該上表面上方之初始的高度H處，此時該高度H滿足2 mm ≤ H ≤ 6 mm，以使該晶圓具有小於該第一翹曲量之一第二翹曲量； b) 收縮該複數可收縮密封裝置至各該凹部內，以將該晶圓帶至該卡盤之該上表面而使該高度H=0；及 c) 氣動連接該晶圓之該背面於該卡盤之該上表面，以使該晶圓具有小於該第二翹曲量之一第三翹曲量。
18. 如請求項17所述之方法，其中，各該可收縮密封裝置包含一管狀皺褶，該管狀皺褶具有一開放上側，於步驟a)中，各該開放上側與該晶圓之該背面之相對應的各該部分形成一真空密封，且於步驟b)中，收縮係包含壓縮該管狀皺褶。
19. 如請求項17或18所述之方法，其中，該複數可收縮密封裝置係為至少三個且不大於十二個之可收縮密封裝置。
20. 如請求項17至19任一項所述之方法，其中，各該可收縮密封裝置包含被一彈簧所支撐之一密封件，且於步驟b)中，收縮係包含壓縮該彈簧。
21. 如請求項20所述之方法，其中，一支撐件位於該密封件與該彈簧之間。
22. 如請求項17至21任一項所述之方法，其中該晶圓具有一重量，且於步驟b)中，收縮係由該晶圓之該重量所致。